ASTM D695 Ispitivanje sabijanjem kompozita i plastike
Standard ASTM D695 opisuje ispitivanje sabijanjem za određivanje mehaničkih karakteristika kao što su Youngov modul elastičnosti i čvrstoća za nearmirane i armirane plastike prema principu kompresije pri krajnjem opterećenju. Sila se primenjuje isključivo preko čeonih površina ispitnog uzorka. ASTM D695 se može koristiti za vlaknaste kompozite krutosti do 41 GPa, što uključuje i kompozite od tkanine ojačane staklenim vlaknima.
Sledeći tekst je ograničen na ASTM D695 ispitnu postavku sa nosačem za visokomodularne i armirane plastike sa debljinom laminata < 3,2 mm. Takođe su opisana ispitivanja sabijanjem prema DIN EN 2850 metodi B, Boeing BSS 7260 tip III i IV (modifikovani ASTM D695) i SACMA SRM-1R-94, koji su dalje razvijeni iz ASTM D695. Potonji takođe omogućavaju ispitivanje sabijanjem na jednosmernim (UD) laminatima ojačanim ugljeničnim vlaknima sa odgovarajuće visokom krutošću i čvrstoćom.
Druga standardizovana ispitivanja sabijanjem koji se često koriste za kompozite ojačane kontinuiranim vlaknima bez ograničenja u pogledu krutosti laminata su ISO 14126 metod 1 i ASTM D3410 (kompresija opterećenja smicanjem), kao i ISO 14126 metod 2 i ASTM D6641 (kombinovano opterećenje kompresijom).
Karakteristične vrednosti Pokretanje ispitivanja i opreme za ispitivanje Uzorci Preuzimanja Često postavljana pitanja Zatražite konsultacije
ASTM D695: objektivne i karakteristične vrednosti
Sledeći karakteristični rezultati i vrednosti za plastiku ojačanu vlaknima mogu se odrediti ispitivanjem sabijanjem prema ASTM D695 sa podrškom za kompresiju, a posebno sa varijantama razvijenim iz ASTM D695 (EN 2850 metoda B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260 tip III i IV):
- Napon pri pritisku: kompresivna sila povezana sa početnim poprečnim presekom uzorka
- Kompresivno naprezanje: promena merne dužine u odnosu na početnu mernu dužinu u pravcu opterećenja (samo kada se koristi odgovarajući sistem merenja, videti dole)
- Modul kompresije: nagib dijagrama naprezanja i deformacije u određenom intervalu deformacije u elastičnom opsegu. Takođe se naziva modul elastičnosti ili Youngov modul
- Jačina pritiska: maksimalni kompresivni napon koji uzorak nosi tokom ispitivanja sabijanjem
Važne informacije o određivanju rezultata
ASTM D695 pruža geometriju suženog uzorka za nearmirane i armirane plastike debljine < 3,2 mm, pomoću koje se modul kompresije (kada se koristi odgovarajući sistem za merenje naprezanja) i čvrstoća na pritisak mogu odrediti ispitivanjem. Za ovo se mora koristiti dodatni nosač.
Međutim, suženi uzorci nisu pogodni za UD kompozite.. Varijante razvijene iz ASTM D695 (EN 2850 metoda B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260 tip III i IV) stoga uvek koriste dva različita uzorka jednoobraznog pravougaonog poprečnog preseka:
- Uzorak bez jezičaka za određivanje modula kompresije. Ovaj uzorak se ne sme koristiti za određivanje čvrstoće na pritisak, jer se prevremeni lom uvek javlja na čeonim površinama pri nižem naponu na pritisak od čvrstoće na pritisak materijala koji se ispituje.
- Uzorak sa lepljivim jezičcima za određivanje čvrstoće na pritisak. Ispitivanje je validno ako uzorak popusti unutar slobodne dužine uzorka. Ovaj uzorak nije pogodan za određivanje modula kompresije, jer bi primena mernih merača na dužini uzorka u slobodnom položaju (približno 5 mm) bila veoma teška.
Pošto se sila uvek primenjuje isključivo preko čeonih površina uzorka, veoma precizna obrada čeonih površina je apsolutno kritična u svakom slučaju.
Pribor za ispitivanje sabijanjem pod krajnjim opterećenjem
ASTM D695 zahteva nosač za uzorak prilikom ispitivanja materijala debljine < 3,2 mm. Oslonjeni uzorak se zatim postavlja u odgovarajući uređaj za kompresiju (takođe se naziva podpresa ili alat za kompresiju u ASTM D695).
U varijantama za napredne kompozite iz ASTM D695 (EN 2850 Method B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260), ovaj nosač je čvrsto povezan sa odgovarajućim kompresionim pričvršćivačem, tako da je naginjanje ili izvijanje uzorka pomoću nosača nemoguće.
- Ovaj napredni uređaj za kompresiju krajnjeg opterećenja se takođe naziva modifikovani ASTM D695 uređaj u standardu Boeing BSS 7260.
- Standardi za ispitivanje DIN EN 2850 Metoda B i SACMA SRM-1R-94 takođe koriste ovaj princip, sa manjim razlikama u dimenzijama nosača i uzoraka.
- Treba napomenuti da je dužina nosača prema DIN EN 2850 metodi B definisana kao 70 mm, dok nosač u svim ostalim standardima za ispitivanje (ASTM D695, Boeing BSS 7260 Type III & IV, SACMA SRM-1R-94) ima dužinu od 73 mm. Stoga se za DIN EN 2850 metod B mora koristiti poseban ispitni uređaj.
U svakom slučaju, nosač ne doprinosi prenosu sile na uzorak. Trenje između uzorka i nosača je minimizirano odgovarajućim dizajnom kontaktnih površina. U ASTM D695, dovoljno je ručno čvrsto pričvršćivanje nosača za uzorak. Za sve ostale napredne metode ispitivanja čeonog opterećenja, za zavrtnje za pričvršćivanje je definisan nizak obrtni moment ili kontaktna sila.
ZwickRoell ispitni uređaj za ispitivanje sabijanjem pod čeonim opterećenjem prema ASTM D695 i varijantama:
- ZwickRoell ispitni uređaj za ispitivanje sabijanjem pod čeonim opterećenjem sastoji se od kompresionog uređaja postavljenog između dve kompresione ploče. Vođice na kompresionoj fiksi osiguravaju da je uzorak konstantno centriran u osi opterećenja. Zbog visoke čvrstoće na pritisak, koja u nekim slučajevima iznosi preko 1000 MPa, posebno u ispitivanju sabijanjem za UD kompozite ojačane ugljeničnim vlaknima u smeru vlakana, moraju se koristiti odgovarajuće očvrsnute kompresione ploče.
- ZwickRoell ispitni pribori za čeono opterećenje kompresijom mogu se koristiti u temperaturnom opsegu od -80 °C do +300 °C.
Mašine za ispitivanje ASTM D695
- Koristeći nominalnu geometriju uzorka, maksimalne sile do približno 50 kN sada se mogu postići za UD kompozite ojačane ugljeničnim vlaknima u ispitivanju sabijanjem na čeono opterećenje zahvaljujući kontinuiranom daljem razvoju i poboljšanju mehaničkih svojstava vlakana i matrice. Pošto se ispitivanja zatezanja obično sprovode pored ispitivanja sabijanjem, gde su maksimalne sile još veće, preporučuje se upotreba mašine za statičko ispitivanje kapaciteta do 100 kN ili 250 kN.
- Međutim, ako se ispituju samo kompoziti ojačani staklenim vlaknima, dovoljna je mašina za ispitivanje od 50 kN.
Modularni sistem za ispitivanje kompozita
Veće laboratorije za ispitivanje sa odgovarajuće velikim obimom ispitivanja koriste različite mašine za ispitivanje za veoma različite metode ispitivanja kompozitnih materijala i time mogu minimizirati napore konverzije. Pojedinačne mašine za ispitivanje mogu se podesiti prema rasponu sile potrebnom za različite vrste ispitivanja. Ako brzine propusnosti nisu dovoljno visoke ili konzistentne da bi ulaganje u više mašina za ispitivanje imalo smisla, alternativna opcija je opremanje jedne mašine za ispitivanje tako da možete da izvršite što više metoda ispitivanja uz najmanji napor konverzije mašine.
Kompanija ZwickRoell je razvila modularni dizajn, koji je dostupan kao mašina za ispitivanje od 100 kN ili 250 kN, pokrivajući 21 metodu ispitivanja i približno 120 standarda ispitivanja (ISO, EN, ASTM, kao i Airbus AITM i Boeing BSS), i koji omogućava sveobuhvatnu karakterizaciju kompozitnih materijala ojačanih vlaknima na sobnoj temperaturi ili za ispitivanja na niskim ili visokim temperaturama u rasponu od -80 °C do +360 °C.
Pouzdana ispitivanja sabijanjem pod tornim opterećenjem zahvaljujući našem softveru za ispitivanje testXpert
Naš softver za ispitivanje testXpert podržava efikasno ispitivanje i pouzdane rezultate ispitivanja u skladu sa ASTM D695 i varijantama ispitivanja sabijanjem krajnjeg opterećenja razvijenim iz ASTM D695.
- Eliminišite potrebu za proučavanjem standarda: zagarantovana usklađenost sa standardima kroz standardne programe ispitivanja - sve karakteristične vrednosti i parametri navedeni u ASTM D695 i DIN EN 2850 su unapred konfigurisani.
- Maksimalna efikasnost ispitivanja postiže se povezivanjem perifernih uređaja: kada se dimenzije uzorka sa mikrometra šalju direktno u softver za ispitivanje, štedite vreme i izbegavate greške pri unosu.
- Pored toga, proverite i kontrolišite temperaturu u komori pomoću softvera. Podesite temperaturne rampe i pogledajte vrednosti koje su održavane retrospektivno, sa mogućnošću praćenja.
Merenje deformacije prema ASTM D695 i odgovarajućim varijantama
Pogodne metode za merenje naprezanja za ispitivanje sabijanjem krajnjeg opterećenja prema ASTM D695 su merni instrumenti za naprezanje postavljeni centralno na površini uzorka ili mehanički ekstenziometri, koji mere kompresiju na ivici uzorka. Prilikom korišćenja mernih instrumenta za naprezanje, elementi nosača moraju imati odgovarajuće udubljenje u sredini kako ne bi došli u kontakt sa mernom mrežom mernog instrumenta za naprezanje ili kablovima mernog instrumenta za naprezanje.
Zbog precizno centriranog pozicioniranja uzorka u osi opterećenja i udubljenja u telu ZwickRoell uređaja za ispitivanje sabijanjem čeonim opterećenjem, moguće je koristiti i automatski ekstenziometar sa hvataljkama makroXtens, koji meri obe strane ivica uzorka.
U varijantama ispitivanja sabijanjem krajnjeg opterećenja razvijenim iz ASTM D695, deformacija se meri samo za uzorak namenjen za merenje modula kompresije. Odgovarajući standardi ispitivanja ponekad koriste različite specifikacije za maksimalnu kompresiju u isitivanju i za opseg u kome se određuje Youngov modul.
- DIN EN 2850 Metoda B: Kompresivno opterećenje do najmanje 0,5% (5000 µe) kompresije; određivanje Youngovog modula elastičnosti između 0,1% i 0,5% (preferirana metoda, osim ako nije drugačije naznačeno)
- Boeing BSS 7260: Kompresivno opterećenje do najmanje 3000 µe kompresije; određivanje Youngovog modula elastičnosti između 1000 i 3000 µe.
- SACMA SRM-1R-94: Kompresivno opterećenje do 5000 µe; određivanje Youngovog modula elastičnosti između 1000 i 3000 µe; preporučuje se upotreba mernih merača naprezanja primenjenih sa obe strane za praćenje superponiranog opterećenja savijanja; ako je odstupanje između dva signala mernog instrumenta veće od 10%, ispitivanje je nevažeće i treba ga ponoviti.
Kao što je gore opisano, merenje naprezanja za uzorak sa lepljivim jezičcima radi određivanja čvrstoće na pritisak nije predviđeno za ove standarde ispitivanja zbog veoma kratke slobodne dužine merenja.
Mehanički ekstenziometar koji meri na ivicama uzorka je takođe pogodan za sužene uzorke koji se koriste u ASTM D695 za debljine uzoraka manje od 3,2 mm, što se koristi za određivanje i Youngovog modula elastičnosti i čvrstoće na pritisak.
| Standardni | Tip uzorka | Šematski dijagram (nije u razmeri) | Upotreba i uputstva |
|---|---|---|---|
| ASTM D695 | Suženje, za debljine uzoraka manje od 3,2 mm |  | Nearmirane i armirane plastike krutosti do 41 Gpa (npr. takođe GFRP tkanine od kompozita) |
DIN EN 2850 Metoda B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B1 Tip III Uzorak čvrstoće na pritisak |  | UD* i kompozitne tkanine (GFRP, CFRP)
|
DIN EN 2850 Metoda B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B2 Tip IV Uzorak za modul kompresije |  |
Često postavljana pitanja u vezi sa ispitivanjem sabijanjem ASTM D695
ASTM D695 opisuje ispitivanje sabijanjem za određivanje mehaničkih svojstava kao što su Youngov modul elastičnosti i čvrstoća krutih plastika prema principu kompresije čeonog opterećenja, u kome se sila primenjuje isključivo preko čeonih površina ispitivanog uzorka. ASTM D695 se može koristiti za kompozite krutosti do 41 Gpa, što uključuje i kompozite od tkanine ojačane staklenim vlaknima. Za visokomodularne i ojačane plastike sa debljinom laminata < 3,2 mm potreban je nosač.
Standard ASTM D695 opisuje ispitivanje sabijanjem za određivanje mehaničkih karakterističnih vrednosti kao što su Youngov modul elastičnosti i krutost krutih plastika. ASTM D695-15 se odnosi na godinu objavljivanja 2015, ali je od tada ažuriran i zamenjen sa ASTM D695-23 ili ASTM D695:2023.
ASTM D695 specificira geometriju suženog uzorka dužine L=79,4 mm i širine B=19 mm za nearmirane i armirane plastike debljine < 3,2 mm, pomoću koje se modul kompresije (kada se koristi odgovarajući sistem za merenje napona) i čvrstoća na pritisak mogu odrediti ispitivanjem. Međutim, suženi uzorci nisu pogodni za UD kompozite. Varijante razvijene iz ASTM D695 stoga uvek koriste dva različita pravougaona ravna uzorka: uzorak bez jezičaka za određivanje modula kompresije i uzorak sa lepljivim jezičcima za određivanje čvrstoće na pritisak.
